DE1541897C3 - DrehspulmeBwerk mit Schwenkspule - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehspulmeßwerk mit einer um eine Achse schwenkbar gelagerten Spule, deren Windungen im wesentlichen in zur Achse parallelen Ebenen liegen, und mit einer Magnetanordnung, bestehend aus einem axialmagnetisierten Magneten und einem erste und zweite Polbleche umfassenden, magnetisch leitenden Rückschluß, deren Luftspalt von den Spulenwindungen durchsetzt ist.

Derartige Drehspulmeßwerke sind aus der DT-PS 67 202, dem DT-Gbm 18 65176 und der DT-Gbm 06 612 bekannt. Bei diesen bekannten Meßwerken besteht der Magnetkreis aus flachen, axialmagnetisierten Magneten mit an die Polflächen anschließenden Polblechen. Bei dem Meßwerk nach der DT-PS 7 67 202 sind zwischen den hakenförmigen Polblechen zwei Luftspalte vorgesehen, die von zwei Ebenen der Spule durchsetzt werden. Bei den beiden anderen bekannten Meßwerken ist nur ein Luftspalt zwischen den Polblechen vorgesehen, der jeweils von einer Ebene der Spule durchsetzt ist.

Derartige Magnetkreise lassen sich sehr flach ausbilden, so daß man auch zu sehr flachen (also in Axialrichtung des Meßwerks niedrigen) Meßwerkkonstruktionen gelangen kann. Solche niedrigbauenden Meßwerke sind dann sehr erwünscht, wenn eine Vielzahl von ihnen übereinander gestapelt in einer Anzeigetafel od. dgl. vereinigt werden sollen.

Bekanntlich muß man für solche Flachmagnete Permanentmagnetmaterial verwenden, das bei niedriger Remanenz eine hohe Koerzitivkraft aufweist. Aus diesen Eigenschaften des Materials resultiert, daß ganz erheblicher Streuflüsse auftreten; diese Tatsache macht man sich bei der Bauart nach dem DT-Gbm 19 06 612 sogar zunutze, um das Meßwerk zu justieren. Will man aber derartige Meßwerke übereinanderstapeln, muß man jedes einzelne Meßwerk gegen die benachbarten Meßwerke durch ein Gehäuse aus magnetisch leiten-

J5 dem Werkstoff abschirmen. Dies führt aber dazu, daß der Magnetfluß teilweise nicht mehr wie gewünscht einzig und allein durch den von der Spule durchsetzten Luftspalt verläuft, sondern teilweise über das Gehäuse. Infolgedessen kann durch ein nah benachbartes magnetisch leitendes Gehäuse die Eichung des Meßwerks verfälscht werden. Andererseits ist es aber gerade erwünscht, daß Meßwerk möglichst dicht vom Gehäuse umschließen zu lassen, damit der Platzbedarf beim Zusammenbau ·. '.hlreicher Instrumente verringert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Drehspulenmeßwerk der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem ein etwaiger Rückschluß des Magnetflusses über das Gehäuse nicht mehr die Eichung des Meßwerks beeinträchtigt.

Der Fachmann erkennt sogleich, daß dieses Problem bei den bekannten Meßwerken nicht gelöst ist, wenngleich dort ausdrücklich darauf hingewiesen wird, daß man einen möglichst Streuflußarmen Magnetkreis haben möchte.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, bei dem Drehspulmeßwerk mit den eingangs erwähnten Merkmalen so vorzugehen, daß die Spulenwindungen um einen bogenförmig entsprechend der Bewegungsbahn der Spule ausgebildeten Teil der Magnetanordnung herumgeführt sind, bestehend aus dem als Flachmagnet ausgebildeten Magneten und einem in seiner Kontur der Kontur des Magneten entsprechenden Abschnitt des ersten Polbleches.

Dank dieser Ausbildung wird der gesamte von dem Permanentmagneten ausgehende Magnetfluß von den Spulenwindungen geschnitten, gleichgültig, ob der Fluß wie gewünscht auf den Luftspalt des Magnetkreises konzentriert bleibt oder ob Streuflüsse zu umgebenden Gehäuseteilen verlaufen: Auch diese Streuflüsse durchsetzen die Spulenwindungen.

Es sei darauf hingewiesen, daß bereits Meßwerke bekannt sind, bei denen der gesamte Permanentmagnet und ein Polblech von den Spulenwindungen umschlossen ist. Derartige Drehspulmeßwerke sind z. B. in der GB-PS 6 32 673 und der DT-PS 11 46 192 beschrieben und dargestellt. Hier handelt es sich aber um Meßwerke mit in konventioneller Weise radialmagnetisierten Permanentmagneten, die für die gewünschte niedrige

Bauhöhe in Axialrichtung ungeeignet sind, da naturgemäß die längste Abmessung der Spule in Axialrichtung verlaufen muß. Darüber hinaus sind die hier verwendeten Magnete verhältnismäßig kompliziert und gestatten nicht die Ausnutzung der besonders für flache Instrumente günstigen Charakteristiken von hochkoerzitivem und niedrigremanenten Magnetmaterial.

Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen. Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung soll nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.

F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Drehspulmeßwerkes, also ohne Gehäuse,

F i g. 2 zeigt die Einzelteile und den Zusammenbau einer Baugruppe des erfindungsgemäßen Drehspulmeßwerkes in einer sogenannten auseinandergezogenen Darstellung,

F i g. 3 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer zweiten Baugruppe des erfindungsgemäßen Drehspulmeßwerkes nach F i g. 1 und

F i g. 4 ist eine weitere auseinandergezogene Darstellung der vierten Baugruppe des Drehspulmeßwerks nach F i g. 1.

In F i g. 1 ist das erfindungsgemäße Drehspulmeßwerk 10 ohne Gehäuse dargestellt, wird jedoch normalerweise in ein solches eingebaut und ist für die Messung von Strom oder Spannung bestimmt. Das Meßwerk besteht aus drei Baugruppen: einer oberen Bau-' gruppe 12, die in F i g. 2 in Einzelheiten dargestellt ist, einer unteren Baugruppe 14; die in F i g. 3 im einzelnen dargestellt ist sowie aus der beweglichen Baugruppe 16, die in F i g. 4 in Einzelheiten gezeigt ist.

Die in F i g. 2 dargestellte Baugruppe 12 umfaßt eine im wesentlichen hufeisen- oder U-förmige als erstes Polblech dienende Rückschlußplatte 18, die aus einem magnetisch hochpermeablen Material, wie Weicheisen, hergestellt ist. Vier symmetrisch angeordnete Löcher 20, 22, 24 und 28 sind durch die Rückschlußplatte 18 gestanzt. Eine ringförmige Schulter 28 mit einer mit Gewinde versehenen öffnung 30 erstreckt sich von einem Schenkel der Rückschlußplatte 18 nach innen. Das Gewinde einer mit einem Lagerstein versehenen ^ Schraube 40 paßt in das Gewinde der Öffnung 30 in der > Schulter 28. Die Innendurchmesser zweier Isolierscheiben 31 sind kleiner als der Innendurchmesser einer An-Stoßscheibe 32, so daß die Kontermutter 38 nicht in Kontakt mit der Anstoßscheibe 32 gelangt. Die Anstoßscheibe 32 hat zwei diametral gegenüberliegende Ansätze 34 und 36. Die Polfläche eines flachen Permanentmagneten 42, dessen Form der U-förmigen Kontur eines Abschnittes der Rückschlußplatte 18 entspricht, ist mit der Unterseite der Rückschlußplatte 18 verklebt. Der Magnet 42 kann aus einem geeigneten Alnico-Material hergestellt sein, das so magnetisiert ist, daß das erzeugte resultierende Magnetfeld sich im wesentlichen rechtwinklig zur Hauptebene der Rückschlußplatte 18 erstreckt, wie durch die Pfeile 44 angedeutet. Ein Alnico-Magnet ist zwar vorzuziehen, doch kann auch ein flacher keramischer Magnet der gewünschten Form verwendet werden.

In Fig.3 ist die untere Plattenbaugruppe 14 dargestellt. Sie umfaßt eine halbkreisförmige flache Basisplatte 50, durch die zwei Löcher 51 und 53 gestanzt sind. Sie dient als zweites Polblech. In den Löchern sind zwei zylindrische Buchsen 52 und 54 befestigt. Die Basisplatte 50 und die zylindrischen Buchsen 52 und 54 bestehen aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität, wie Weicheisen, ähnlich dem Material für die Rückschlußplatte 18. Ein drittes Loch 55 ist in die Basisplatte 50 in der Mitte zwischen den beiden Löchern 51 und 53 eingestanzt. Eine Buchse 60 mit einem Ansatz besitzt eine zentrische, mit einem Lagerstein versehene Ausnehmung 62 und ist in der Bohrung 55 befestigt, wobei eine Anstoßscheibe 56 mit einem Ansatz 57 gegen die Basisplatte 50 eingepreßt wird. Die zylindrischen Buchsen 52 und 54 und die Buchse 60

ίο werden in der Basisplatte 50 in irgendeiner bekannten Art, z. B. durch Einpressen, befestigt.

Die in F i g. 4 dargestellte, bewegliche Baugruppe 16 umfaßt den Zeigearm, der insgesamt mit 70 bezeichnet ist, und der einen flachen Abschnitt 72, einen Zeigerab-

iS schnitt 74, einen rechtwinklig abgebogenen Trägerabschnitt 76 und zwei Fortsätze 75 besitzt. Eine Spule 80 aus feinem Draht 82 ist an dem Trägerabschnitt 76 angebracht. Die Spule 80 besitzt vorzugsweise eine quadratische oder rechteckige Zentralöffnung 84, die eine

» bestimmte Fläche einschließt, so daß die Spule 80 die Kombination aus der Rückschlußplatte 18 und dem Magneten 42 umgibt und sich frei in einer bogenförmigen Bahn darüber bewegen kann, wie durch die Pfeile 81,81 in F i g. 1 angedeutet.

2s Eine Metallplatte 71 ist an der Unterseite des flachen Abschnittes 72 des Zeigerarmes 70 angebracht; jedoch durch ein Isolierstück 73, beispielsweise aus Polyester, von ihm isoliert. Der flache Abschnitt 72 besitzt eine Öffnung 77, in die der untere Abschnitt einer Laberbasis 85 paßt. Die Lagerbasis 85 wird in dem Zeigerarm 70 durch eine Kontermutter 86 gehalten. In beiden Enden der Lagerbasis 85 sind Lagerzapfen 87 angebracht. Die Lagerbasis 85 und die Kontermutter 86 halten eine Anstoßscheibe 90 in ihrer Stellung gegen die obere Fläehe des flachen Abschnittes 72 und eine Anstoßscheibe 92 gegen die untere Fläche der Metallplatte 71 sowie eine Isolierbuchse 78. Die Isolierbuchse 78 isoliert die Lagerbasis 85 vom verbleibenden Teil der Baugruppe. Die Anstoßscheiben 90 bzw. 92 besitzen jeweils Ansätze 91 bzw. 93. Ein Ende der oberen Spiralfeder 94 ist mit dem Ansatz 91 verbunden, und in ähnlicher Weise ist eine Ende einer einer unteren Spiralfeder 95 mit dem Ansatz 93 verbunden. Diese Federn 94 und 95 dienen als Zuleitung zur Spule 80 und liefern außerdem das Rückstelldrehmoment für den Zeigerarm, wie in derartigen Instrumenten üblich. Spiralgewichte 96 befinden sich auf den Fortsätzen 95, um den Schwerpunkt der Baugruppe 16 in die Drehachse legen zu können. Wenn die Baugruppen jeweils montiert sind, wird die Spule 80 über die Rückschlußplatte 18 und den Magneten 42 geführt und die Lagerzapfen 87 in die Lagerflächen 62 der Buchse 60 und der Lagersteinschraube 40 eingesetzt, so, daß die Spule 80 sich frei auf einer bogenförmigen Bahn über dem bogenförmigen Abschnitt der Platte 18 und dem Magneten 42 bewegen kann (wie durch die Pfeile 81,81, in F i g. 1 angedeutet), wobei die Drehachse 110 (siehe F i g. 1 und 4) rechtwinklig zu der Hauptebene des Zeigerarmes 70 verläuft. Die oberen Abschnitte der Buchsen 52 und 54 werden in die öffnungen 20 bzw. 22 der Rückschlußplatte 18 eingeführt. Zwei Schrauben 104 (siehe Fig. 1) halten die Buchsen 52 und 54 in diesen öffnungen. Die Bohrungen 24 und 26 in der Rückschlußplatte 18 sind Montagelöcher für die Verbindung der Baugruppen mit einem geeigneten

⁶S Gehäuse. Weiter wird das freie Ende der oberen Spiralfeder 94 mit dem Ansatz 34 der Anstoßscheibe 32 verbunden, und das freie Ende der unteren Spiralfeder 95 wird mit dem Ansatz 57 der Anstoßscheibe 56 verbun-

den. In der Nähe des Zeigers 74 ist eine Skala 112 angebracht, um die Ablesung des elektrischen Wertes zu ermöglichen, der über die Spule 80 gemessen wird. In einigen Fällen, z. B. in flachen Frontsichtmeßgeräten, kann der Zeiger 74 eine gerade Spitze besitzen, anstatt der in F i g. 1 gezeigte abgebogene Spitze.

Das elektrische Eingangssignal, das durch die Auslenkung der beweglichen Spulenbaugruppe 16 gemessen werden soll, wird an die Spule 80 wie folgt angelegt:

Eine Eingangsklemme wird mit dem Ansatz 36 der Anstoßscheibe 32 verbunden. Die andere Eingangsklemme wird mit irgendeinem geeigneten, elektrisch leitenden Teil entweder der oberen Baugruppe 12 oder der unteren Baugruppe 14 verbunden. Ein Ende des Spulendrahtes 82 ist elektrisch mit dem abgebogenen Trägerabschnitt 76 des Zeigerarmes 70 verbunden, und das andere Ende des Spulendrahtes 82 wird mit der Metallplatte 71 auf der Unterseite des Zeigerarmes 70 verbunden. Mit diesen Verbindungen und den zusammengebauten oben beschriebenen drei Baugruppen fließt der Strom von einer Eingangsklemme durch die Anstoßscheibe 32, durch die obere Spiralfeder 94, durch die Anstoßscheibe 90, durch den Zeigerarm 70, dann durch die Spule 80 zu der flachen Metallplatte 71, von dort durch die Anstoßscheibe 92, durch die untere Spiralfeder 95 und durch die Anstoßscheibe 56 zu der

ίο anderen Eingangsklemme. ^; .

Die Verwendung eines magnetisierbaren Teiles auf jeder Seite des Magneten bewirkt eine gute magnetische Abschirmung gegenüber benachbarten Meßgeräten oder Geräten, die in irgendeiner Form durch Streufelder des Magneten beeinflußt werden könnten, so daß ein Stapeln von mehreren derartigen Meßwerken übereinander ermöglicht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Drehspulmeßwerk mit einer um eine Achse schwenkbar gelagerten Spule, deren Windungen im wesentlichen in zur Achse parallelen Ebenen liegen, und mit einer Magnetanordnung, bestehend aus einem axialmagnetisierten Magneten und einem erste und zweite Polbleche umfassenden, magnetisch leitenden Rückschluß, deren Luftspalt von den Spulenwindungen durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenwindungen (82) um einen bogenförmig entsprechend der Bewegungsbahn der Spule (80) ausgebildeten Teil der Magnetanordnung herumgeführt sind, bestehend aus dem als Flachmagnet (42) ausgebildeten Magneten und einem, in seiner Kontur der Kontur des Magneten entsprechenden Abschnitt des ersten Polbleches (18).

2. Drehspulmeßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Polblech (18) U-förmige Kontur besitzt und mit den beiden Schenkeln sich über den Magneten (42) hinauserstreckt, daß das zweite als Basisteil (50) ausgebildete Polblech im wesentlichen halbkreisförmige Kontur besitzt, und daß der bogenförmige Mittelabschnitt des ersten Polbleches (18) und die kreisförmige Kante des zweiten Polblechs ihr Zentrum in der Drehachse haben.

3. Drehspulmeßwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die U-Schenkel des ersten Polblechs (18) sich über das zweite Polblech (50) hinauserstrecken und an ihren Enden ein Befestigungsloch (24,26) aufweisen.

4. Drehspulmeßwerk nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Vorsprung (28), der sich von einem der U-Schenkel des ersten Polblechs (18) in den Raum zwischen den beiden Schenkeln in räumlichem Abstand von dem zweiten Polblech (50) erstreckt und ein Lager (40) trägt, während das zweite Polblech (50) ein Gegenlager (62) trägt.

.

5. Drehspulmeßwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem die Spule, die Achse und den Meßwerkzeiger tragenden Spulenträger, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (70) einen länglichen, flachen Körper (20) aufweist, durch den sich die Drehachse zwischen ihren Enden erstreckt, und dessen eines Ende mit der Spule (80) verbunden ist, während sich von seinem anderen Ende der von ihm getragene Instrumentenzeiger (74) weg erstreckt.